电离层的变化
电离层是可变的空间和时间。的一些变化是化学起源和很容易理解上述一般考虑的基础上。有一个系统的变化,例如,根据一天中不同的时间。在清晨太阳天空中相对较低,所以呢辐射必须穿透一大列空气到达一个给定的水平大气。因此,电离率较低,电离层转移到高海拔的位置。当太阳升起时,D, E, F1层的转变高度。最低层和电子密度最高的中午。晚上,另一方面,电离的D, E, F1地区往往消失电子和离子结合形成中性的气体。
周日,或每天变化的F2层是不那么显著。离子在高海拔地区白天保持相当的电子密度2峰在一天晚上,然后向下扩散。这占了这一事实广播接待(广播和短波晚上乐队)通常是最好的。电离低altitudes-primarily那些对应于D地区干扰收音机传输在白天。在晚上干扰很小,因为在D层电离与太阳的设置有效地消失。
电离密度的变化而变化的强度和来自太阳的辐射的性质。的输出太阳能可见,相对稳定近紫外部分的光谱。它变化明显,然而,在更短的波长,反映出温度的变化太阳大气的最外层的地区。的变化特别大,超过10倍,x射线波长。的变化D地区相应的大,小E和F层虽然仍显著变化。
太阳活动变化的特征时间尺度约为11年。它并不完全是周期性的,但是;连续周期可以差别很大,有迹象表明活动可以低了几个世纪。太阳很安静200多年来从大约1600到1850左右。1958年太阳活动尤为强烈。
正如前面的部分电离机制,电离高于F2删除主要是向下的峰值扩散离子和电子。离子限制,然而,沿着磁场。面向领域的水平在磁赤道,这磁之间的距离相等北极和磁南极,所以垂直扩散抑制在低纬度地区。电离原子氧密度(O+)和电子在低纬度地区因此由化学反应控制在更大程度上比高纬度地区。F2峰值相应更高的高度,和电子的密度相应升高。
离子和电子在高海拔地区形成和低纬度地区运送到高纬度地区thermospheric风。因此,在F电子的密度最高2高峰在中纬度地区观察到,抵消从磁赤道大约10度。
交通也会影响的分布在较低的海拔高度电离。周日的加热模式对流层和平流层波的激发光谱,其中一些是免费的传播垂直。的振幅海浪的增长明显扰动输入密度较低的区域。通过波浪与强大的交变横向风。可以推动了斜磁电离电场线在一个高度,而在高海拔地区吹向相反的方向可以诱导同时向下运动。这可能导致的聚束ionization-a当地电子密度的增强。机制尤为重要E地区和负责的现象称为零星的E。
电离的形成通常是有限的分子离子的离解复合。在D和E海拔然而,电离层包含一个小的但变量原子离子的浓度,来自电离金属熔化的陨石。金属的密度ions-notably这些的钠(Na+),镁(毫克+ +),钾(K+)——有时足以供应一层电离的密度与F层。这可能会导致一个重要的无线电通讯暂时中断。
风在低电离层生成热迫使来自下面的特征表示为时间因数的一天。波与24小时内的主导在低纬度地区,而那些有特点的12小时高纬度地区更重要。波的起源基本上是类似的海洋潮汐由于月球的吸引力重力。生成电离层电波的垂直运动,然而,的结果日加热和冷却的模式而不是重力。额外的海浪可能出现由于不规则的迫使,相关联,例如,使用雷暴在山脉,运动,和其他小型气象干扰。这些小规模的干扰称为重力波区分更常规的世界范围的运动兴奋的昼夜循环加热和冷却。常规应对热迫使被称为大气潮。
潮汐和重力波对电离E地区也有类似的影响。他们都是负责集中电离辐射层。结合大规模系统的风低热大气层,他们也有效地推动一个不规则的电流流入E和F地区电离层的低。目前欠它的起源的差异运动的设施离子和电子受到磁场。它与一个关联电场和结果的调制磁场表面很容易被侦测到。在赤道地区当前尤为激烈,被称为电喷流。该地区强劲的电流被称为发电机地区。
质子(H+),氦离子(他+)上面的电离层F的重要组成部分2高峰。他们相对于电离原子丰度增加氧气(O+),增加高度。质子是由原子的光电离氢(H),hv+ H→H++e(9)电荷转移从O+到H,O++ H→O + H+。(10)氦离子形成的光化电离氦。H的分布+和他+与高度反映的影响极化电场设置保持中立。当阿+占主导地位的离子,极化场行为解除H+和他+力等效,但在相反的方向,引力场施加于一个粒子质量的八个原子单位,部分中描述扩散。质子表现得好像他们有有效引力质量−7原子单元(7 = 1−−8)。他的有效质量+−4原子单元(4−−4 = 8)。
大量的氢+和他+随高度上升。最终H+成为最外层的电离层的主要组件,它有时被称为protonosphere。更均匀的作文的气氛在这个层次原因减少极化场一个相当于重力作用于一体的质量为0.5原子单位,直接向上向下离子和电子。这个字段是足以维持相同密度的H+和电子。O的有效质量+和他+转移到15.5原子单元(15.5 = 16−0.5)和3.5原子单元(3.5 = 4−0.5),分别和丰富的O+,他+,和H+下降高度的进一步增加。